Cal (material) para niños
La cal es un material inorgánico que se usa mucho en la construcción y en la industria. Está compuesta principalmente por óxido de calcio y/o hidróxido de calcio. La palabra "cal" viene del latín y se refiere a la piedra caliza, que es la roca de la que se obtiene.
La cal se sigue usando en grandes cantidades como material de construcción, por ejemplo, en cementos y morteros. También es una materia prima importante en la industria química y para refinar el azúcar. El uso de la cal es muy antiguo, se remonta a tiempos prehistóricos en muchas partes del mundo.
Las rocas de las que se obtiene la cal son principalmente caliza o creta, que están hechas de carbonato de calcio. Estas rocas se calientan en hornos especiales a más de 900 grados Celsius. Este proceso las convierte en una sustancia llamada "cal viva" o "cal sin apagar" (óxido de calcio). Si se le añade agua a la cal viva, se transforma en "cal apagada" o "cal hidratada" (hidróxido de calcio), que es menos fuerte pero sigue siendo alcalina. A este proceso de añadir agua se le llama "apagar la cal".
Cuando se habla de cal en la agricultura, a menudo se refiere a la cal agrícola, que suele ser piedra caliza triturada y no el producto de un horno. En otros contextos, "cal" se refiere comúnmente al hidróxido de calcio.
Contenido
¿Cómo se ha Usado la Cal a lo Largo de la Historia?
El descubrimiento de cómo calentar rocas para obtener un material que luego se podía usar para construir fue uno de los primeros grandes avances de la humanidad con el fuego. Mucho antes de la cal, se descubrió el yeso, que se obtiene calentando rocas de sulfato cálcico a una temperatura más baja.
Primeros Usos en la Antigüedad
Los primeros registros del uso de la cal datan de hace miles de años, entre el 7500 y el 6000 a. C., en lugares como Jordania, Israel y Siria. Al principio, la cal se usaba para hacer pisos y para cubrir paredes con una especie de mortero. Este uso pudo haber ayudado a desarrollar la cerámica primitiva, hecha de cal y ceniza. En lugares como Çatalhöyük en Turquía y Jericó en Israel, la cal se usaba en revestimientos de edificios.
La Cal en Civilizaciones Antiguas
El uso de la cal se extendió por el creciente fértil y fue común en Mesopotamia (donde ya existían hornos de cal en el 2500 a. C.). También llegó al Lejano Oriente. En América Precolombina, los mayas y otras culturas andinas usaban mucho la cal para revestimientos y decoraciones.
En el antiguo Egipto (desde el 3000 a. C.), se usaban mezclas de yeso y cal para pintar murales. No se sabe con certeza si la cal se añadía a propósito o si ya estaba presente en las rocas de yeso.
La Cal en Grecia y Roma
Los griegos fueron probablemente los primeros en usar la cal para cubrir muros, como se ve en los pisos del palacio de Knossos en la isla de Creta. Los romanos aprendieron esta técnica y le añadieron arena para crear morteros más fuertes. Los romanos mejoraron la fabricación de la cal, eligiendo cuidadosamente las materias primas y estudiando sus propiedades.
La Cal en la Edad Media y el Renacimiento
Después de la caída del Imperio Romano, las técnicas de uso de la cal se simplificaron en Europa. Sin embargo, se mantuvieron vivas gracias a las culturas bizantina y árabe.
Alrededor del año 500, en China, se desarrolló una mezcla de cal con arroz cocido, conocida como mortero de cal con arroz. Esta mezcla era más fuerte y resistente al agua que el mortero de cal normal. El arroz glutinoso fue clave para la durabilidad de la Gran Muralla China y otras construcciones.
No fue hasta 1414, con el "redescubrimiento" de los escritos del arquitecto romano Vitruvio, que se recuperaron los métodos romanos para usar la cal. La cal siguió siendo muy importante en las construcciones del Renacimiento y el Barroco, hasta que fue reemplazada poco a poco por el cemento Portland.
La Cal desde el Siglo XVIII
A mediados del siglo XVIII, los científicos comenzaron a interesarse por las propiedades de la cal que le permitían endurecerse bajo el agua (llamadas propiedades hidráulicas). Se descubrió que la cal hecha con calizas que contenían arcilla producía morteros más resistentes. Esto llevó al ingeniero John Smeaton a desarrollar un tipo de hormigón primitivo.
Más tarde, en el siglo XIX, el ingeniero francés Louis Vicat explicó la teoría de la hidraulicidad. Él afirmó que si la caliza tiene una proporción de arcilla mezclada, al calentarla se obtiene una cal hidráulica. Aunque a Vicat se le atribuye la invención del cemento moderno, fue con mejoras posteriores que se llegó al cemento Portland, que finalmente reemplazó a la cal hidráulica en muchos usos.
Hoy en día, la cal se usa en morteros de cal para restaurar edificios antiguos, en enlucidos (como el tradicional encalado de casas) y en la fabricación de ladrillos especiales.
¿Cómo se Produce la Cal?
En la industria de la cal, el término caliza se usa para rocas que tienen un 80% o más de carbonato de calcio o magnesio, como el mármol o la creta. También se puede obtener cal de fuentes menos comunes como corales o conchas marinas.
La piedra caliza se extrae de canteras o minas. Una parte de esta piedra se calienta a unos 900 grados Celsius en hornos de cal. Este proceso la convierte en cal viva (óxido de calcio) y libera dióxido de carbono.
Antes de usarla, el óxido de calcio se mezcla con agua en un proceso llamado "apagado". Esto produce cal apagada o hidratada (hidróxido de calcio).
La cal tiene la capacidad de pegarse a ladrillos y piedras, por eso se usa como aglutinante en los morteros de albañilería. También se usa para cubrir paredes y darles un acabado blanco brillante, una técnica conocida como encalado.
El Ciclo de la Cal
El "ciclo de la cal" es el proceso natural por el cual la piedra caliza se convierte en cal viva al calentarse, luego en cal apagada al añadirle agua, y finalmente vuelve a convertirse en carbonato de calcio (piedra caliza) al reaccionar con el dióxido de carbono del aire.
Un ejemplo de este ciclo es cuando se mezcla cal apagada con arena y agua para hacer un mortero. Una vez que el mortero se usa en una construcción, la cal apagada reacciona lentamente con el dióxido de carbono del aire para formar carbonato de calcio, volviendo a su estado original de piedra caliza.
Tipos de Cal en la Construcción
La cal usada en construcción se clasifica en "pura", "hidráulica" y "pobre". También puede ser "natural" o "artificial", y se distingue por su contenido de magnesio. Se usa en morteros, revocos, encalado y pinturas minerales. Los romanos, por ejemplo, usaban dos tipos de mortero de cal para crear el opus caementicium, lo que les permitió grandes avances en la arquitectura.
La cal tiene muchas características importantes para la construcción, como su facilidad para trabajarla, su capacidad de pegarse, su resistencia y cómo se endurece. Estas cualidades dependen de muchos factores, como los materiales originales, la temperatura de calentamiento y cómo se mezcla con agua y otros materiales.
Cal Pura
La cal pura, también llamada "cal rica" o "cal hidratada", está hecha principalmente de hidróxido de calcio. Se endurece muy lentamente al contacto con el dióxido de carbono del aire y la humedad. No se endurece bajo el agua. Es de color blanco puro y se usa para blanquear, enlucir y como mortero. La cal pura puede disolverse lentamente con el agua de lluvia, pero tiene una capacidad de "autorreparación": la cal disuelta puede fluir hacia las grietas y rellenarlas.
Cal Hidráulica
La cal hidráulica también se conoce como "cal de agua". Contiene cal con sílice o alúmina, y se endurece al exponerse al agua, por lo que puede fraguar bajo el agua. La "cal hidráulica natural" (NHL) se hace de caliza que ya contiene algo de arcilla. La cal hidráulica se clasifica según su fuerza: débil, moderadamente y eminentemente hidráulica. Cada tipo tiene diferentes tiempos de endurecimiento y usos específicos. Por ejemplo, la cal eminentemente hidráulica se usa en lugares húmedos o cerca del agua salada.
Cal Pobre y Cal de Magnesio
La cal pobre se endurece muy lentamente y no es muy fuerte. Es de color gris. La cal de magnesio contiene más del 5% de óxido de magnesio. La cal dolomítica tiene un alto contenido de magnesio (35-46% de carbonato de magnesio) y recibe su nombre de los montes Dolomitas.
En Estados Unidos, la cal más usada para mampostería es la cal hidratada tipo S, que se añade al cemento Portland para mejorar su plasticidad y retención de agua.
Hormigón Romano y Hormigón Tabby
Los romanos creaban un tipo de hormigón llamado opus caementicium mezclando cal y cenizas volcánicas. Esta mezcla reaccionaba y se solidificaba, incluso bajo el agua de mar.
El hormigón tabby es un tipo de hormigón hecho quemando conchas de ostras para obtener cal, y luego mezclándola con agua, arena, ceniza y conchas rotas. Fue usado por los primeros colonos en Florida y en las costas de Carolina del Sur y Georgia.
Otros Usos de la Cal
La cal tiene muchos otros usos importantes en diferentes industrias:
Estabilización de Suelos
La cal viva puede deshidratar el suelo y reaccionar con las arcillas, ayudando a estabilizarlo. Se usa en la construcción de carreteras para hacer el suelo más resistente. También reduce el contenido de agua en suelos muy húmedos.
En la Industria Química
La cal se usa para producir carburo de calcio, que antes era la materia prima para el gas acetileno. También se usa para fabricar carbonato de sodio, hipoclorito de calcio y otros productos químicos.
En la industria azucarera, la cal se usa para eliminar impurezas de las melazas de la caña de azúcar o la remolacha azucarera. También es un agente blanqueador para la pulpa de celulosa en la fabricación de papel.
En la Metalurgia
La cal se usa en la fabricación de metales como aluminio, magnesio, cobre y acero. En la producción de acero, la cal actúa como un fundente que se combina con las impurezas para mejorar la calidad del metal. También se usa para tratar el agua de mar y obtener magnesio.
Mejora del Suelo en la Agricultura
En la agricultura, la cal se usa para corregir la acidez de los suelos y aportar magnesio. Ayuda a destruir microorganismos dañinos en suelos ácidos. A menudo, se usa piedra caliza triturada (carbonato de calcio) para mejorar la tierra, que actúa más lentamente que la cal viva pero es más económica y ecológica.
Cultivo de Ostras
En el cultivo de ostras, la cal se usa para crear una capa desinfectante en las conchas, lo que ayuda a que las larvas se fijen mejor.
Tratamiento de Aguas y Humos
La cal es esencial para tratar el agua, ya que ayuda a ajustar el pH, precipitar metales y eliminar gérmenes. También se usa para neutralizar los humos ácidos de las industrias, como los que contienen dióxido de azufre o ácido clorhídrico. Es un material clave para controlar la contaminación del aire y del agua.
Como Absorbente de Dióxido de Carbono
La cal tiene la capacidad de absorber dióxido de carbono. Esta propiedad se usa en aparatos de respiración de circuito cerrado, como los que se usan en medicina (anestesia) o en respiradores para ambientes peligrosos. También se usa en equipos de buceo y submarinos para purificar el aire. La cal hidratada se mezcla con otras sustancias para formar cal sodada, que acelera la absorción.
En la Cocina
La cal se ha usado para conservar alimentos, como los huevos. En América Central y México, se añade cal al maíz antes de molerlo para hacer harina, en un proceso llamado nixtamalización. Esta harina se usa para hacer tortillas y otros alimentos.
Empaque y Almacenamiento
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La cal en polvo se vende en sacos de diferentes tamaños. Debe guardarse en un lugar seco. La cal aérea también se puede encontrar en forma de pasta, en cubos o bolsas de plástico. Si se cubre con una capa de agua, puede conservarse por mucho tiempo, siempre que esté en un recipiente sellado para evitar que reaccione con el dióxido de carbono del aire.
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